В России придумали, как защитить смартфоны от возгорания

Ученые Санкт-Петербургского государственного университета разработали специальную пленку, которая поможет предотвратить возгорание и взрыв перегретого или поврежденного аккумулятора в смартфоне. Новое решение должно снизить риск опасных последствий при внутренних коротких замыканиях, возникающих в тех случаях, когда устройство подвергается сильному нагреву, механическому удару или другому экстремальному воздействию, сообщили РИА Новости в пресс-службе Российского научного фонда.

Современные литий-ионные аккумуляторы широко используются в смартфонах, ноутбуках, планшетах, пауэрбанках и другой повседневной электронике. При этом такие батареи остаются уязвимыми к внешним факторам: высокой температуре, перегреву во время зарядки, падениям, ударам и повреждениям острыми предметами. Именно в подобных ситуациях внутри аккумулятора может начаться опасный процесс, связанный с коротким замыканием, которое приводит к быстрому выделению тепла и газов.

Разработка СПбГУ призвана повысить безопасность работы аккумуляторов и уменьшить вероятность аварийных ситуаций. Если технология подтвердит свою эффективность в дальнейшем, она может найти применение в самых разных устройствах, где особенно важно защитить батарею от перегрева и разрушения. Это особенно актуально на фоне постоянного роста количества портативной электроники и увеличения нагрузки на источники питания.

В современных аккумуляторах, особенно в батареях смартфонов и другой компактной техники, любая серьезная механическая деформация может стать причиной опасной внутренней реакции. В таких случаях внутри элемента питания может возникнуть короткое замыкание, из-за которого стремительно выделяется тепло, начинается образование газов, а при неблагоприятном развитии событий аккумулятор способен загореться или даже взорваться, сообщили РИА Новости в пресс-службе Российского научного фонда.

Сегодня для защиты аккумуляторов используется электронная система контроля, которая отслеживает состояние батареи и должна предотвращать аварийные ситуации. Однако, как отмечают специалисты, такая защита не всегда успевает сработать достаточно быстро, особенно если повреждение развивается мгновенно, и в этом случае наиболее опасные последствия могут все же наступить, добавили в РНФ.

Чтобы лучше понять, насколько уязвимы аккумуляторы к подобным воздействиям, ученые Санкт-Петербургского государственного университета провели серию испытаний на безопасность. В рамках исследования они проверяли образцы батарей, прокалывая ячейки стальным гвоздем и тем самым искусственно создавая условия внутреннего короткого замыкания. Такие эксперименты позволяют оценить поведение аккумуляторов в экстремальных ситуациях и помогают разрабатывать более надежные системы защиты, способные снизить риск возгорания и взрыва.

Переписанный текст:

Без дополнительных защитных механизмов литий-ионная ячейка может быстро стать источником опасности: после механического повреждения она способна воспламениться уже через 15 секунд, а температура на поверхности корпуса при этом поднимается до 350 °C. Такие процессы особенно опасны, поскольку перегрев и короткое замыкание могут развиваться практически мгновенно, не оставляя времени на реакцию.

Чтобы снизить риск аварии, ученые университета разработали внутренний «предохранитель», который начинает работать при коротком замыкании внутри аккумулятора и фактически опережает возможный взрыв. Этот защитный элемент выполнен в виде полимерной пленки, которая перекрывает самый быстрый путь разряда, замедляет выделение тепла и не позволяет ячейке перейти в стадию возгорания даже при сильном механическом воздействии. Как пояснили в пресс-службе РНФ, именно такая конструкция помогает сделать аккумулятор значительно безопаснее в критических ситуациях.

Эксперименты подтвердили эффективность решения: при повреждении батареи гвоздем аккумулятор разряжался примерно за 15 минут, а его температура повышалась лишь до 75 °C. Это означает, что новая система защиты не только замедляет развитие опасных процессов, но и дает дополнительное время для предотвращения серьезных последствий. Подобные разработки особенно важны для электроники, электромобилей и других устройств, где безопасность батарей имеет решающее значение.

Специалисты отмечают, что создание более безопасных аккумуляторов сегодня становится одной из ключевых задач для современной энергетики и электротранспорта. Особенно важно заранее предотвращать аварийные режимы, которые могут привести к повреждению элемента питания или даже к возгоранию. В этой связи разработка новых внутренних механизмов защиты приобретает особое значение.

«Разработанный нами защитный слой не требует датчиков, управляющей электроники или внешнего отключения: он реагирует на изменение электрического состояния самой аккумуляторной ячейки. Это особенно важно при внутренних коротких замыканиях, поскольку они могут развиваться быстрее, чем успевает сработать внешняя система защиты или элементы, реагирующие на рост температуры», — пояснил главный научный сотрудник кафедры электрохимии Института химии СПбГУ Олег Левин.

По словам ученого, подобный подход позволяет сделать аккумулятор более автономным в плане безопасности, так как защита срабатывает непосредственно внутри самой ячейки. Это снижает риск того, что опасный процесс успеет перейти в критическую стадию до вмешательства внешних систем. Такие решения особенно перспективны для высокоэнергетических батарей, где цена ошибки крайне высока.

Он также добавил, что сейчас перед исследователями стоит важная задача — найти оптимальный баланс между повышенной безопасностью аккумуляторов с «предохранителем» и их мощностными характеристиками. Кроме того, необходимо учитывать требования к быстрой зарядке, при которой используются высокие силы тока и возрастает нагрузка на систему. В дальнейшем именно сочетание надежной защиты, высокой емкости и быстрой зарядки станет одним из главных направлений развития аккумуляторных технологий.

Исследование получило свое отражение в журнале Journal of Energy Storage, что подчеркивает его научную значимость и практическую актуальность. Проект был реализован в тесном сотрудничестве с коммерческим партнером, благодаря чему удалось учесть не только теоретические, но и прикладные аспекты разработки. Дополнительную поддержку работе оказал Российский научный фонд, что позволило расширить исследование, провести более глубокий анализ и укрепить его научную базу. Подобное взаимодействие науки, бизнеса и грантовой поддержки способствует ускорению внедрения перспективных технологий и созданию решений, востребованных в энергетике и смежных областях.

Источник и фото - ria.ru